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降低存儲功耗,瑞馳提出的“按訪問量耗能”概念如何理解?

瑞馳是一家面向云計算和大數據提供創新型解決方案的國家高新企業。2019年獲得B輪融資的瑞馳發展迅速,在面對海量的數據時代,深耕存儲行業的瑞馳,開啟了新的概念——按訪問量耗能,如何理解這個概念?在應用中能解決哪些實際問題?

深圳市瑞馳信息技術有限公司副總裁郭昊在2019中國數據與存儲峰會(DATA & STORAGE SUMMIT)《按訪問量耗能開啟海量數據新時代》為題,分享瑞馳在數據存儲領域的創新理念、技術架構與產品能力。

郭昊:大數據的發展是非常迅速的,從2013年一直到2018年整個數據的發展,每年都是以至少30%甚至90%的速度飛速增長,2018年已經達到了33ZB的生長水平,預計在2020年和2025年,全球大數據存儲量將達44ZB和175ZB。在這樣一個概念下,數據中心會面臨多種多樣的問題。目前在整個數據的結構上來說,其實我們現在對于整體數據的存儲85%以上是不經常訪問的,但必須要保存重要信息,在這個上面不管是政府還是企業對這部分數據耗費大量的資源去進行管理也是很多存儲產品所面臨的一個難題。

降低存儲功耗是關鍵,兩大創新平臺提供支撐

整個數據中心的能耗當中,服務器存儲和交換占了整體能耗大約50%左右,空調制冷這一塊占了37%,整個服務器功耗和控電制冷的功耗呈一個正比的關系,最終將整個服務器存儲的功耗進行下降,整體數據中心的資源的消耗得到大幅度的衰減。據目前的IDC的調查,目前65%以上的數據中心都會存在供電制冷的問題。數據中心平均4年的電費超過了數據中心整體基礎建設的投資。瑞馳針對于這一塊進行了深入調查,也提出了自己的想法,怎么樣降低整體數據存儲的資源消耗。

整體的存儲功耗我們分解,整個存儲功耗一個硬件平臺的功耗,另外一個硬盤的功耗,通過這兩方面降低整體存儲功耗,我們提出了兩個方面的想法。第一個在硬件平臺功耗這方面我們提出創新型硬件平臺,通過開發創新型硬件平臺,提高硬件密度,降低硬件平臺的功耗。第二個通過軟件層面我們需要一套很智能化管理系統,通過我們與自身開發的創新型硬件平臺做一個結合,智能化管理數據,做到按訪問量耗能,具體在數據中需要訪問多大數據量怎么讀寫按照最終的訪問量,整體的數據存儲來看,冷數據占了85%,整個能夠做到訪問量耗能,可以做到將整個存儲功耗降低80%以上。

創新型硬件平臺提出一個概念,目前采用ARM芯片做存儲,在服務器CPU市場上,Intel占據超90%的市場份額。在移動芯片市場上,ARM架構的芯片幾乎占據了所有市場份額。ARM芯片的特點——體積小、低功耗、低成本。我們發現這個特點的時候,與我們在存儲行業的想法是不謀而合的,在云存儲的設施上,第一在數據中心存儲其實占了數據中心一大部分,市場空間巨大的,所以在功耗和成本以及性能的要求上其實ARM都是可以滿足現階段的想法。技術層面因為ARM的架構意味著所有的芯片板卡包括軟件要重新定制,我們在存儲這個單一應用進行切入,發揮本身的硬件平臺的價值,瑞馳與Marvell、Ampere合作研發了兩套創新型硬件架構,滿足我們對于海量數據存儲的期望。

為何提出“按訪問量耗能”這個概念?

除了硬件方面,在智能存儲系統方面,瑞馳開發出了一套命名Blue Data的管理系統,這個管理系統主要通過三個方面強調管理特色。第一,在數據的高效讀寫上,通過兩個創新型平臺——NxStor和NxCells的結合,分離數據,保障數據的高效讀寫,同時提高存儲密度,降低存儲功耗。現階段市場中很多人提出冷存儲的概念,往往會出現一個通病,數據是否能實時高效讀寫,我們通過這樣的結合方式,通過高效的ARM平臺,將數據進行分離,將本身數據所需要檢索的原數據模塊放在高效的存儲介質當中,通過整體智能管理系統,做到實時讀取我們所需要的數據。第二,數據存儲的策略,對外統一的存儲命名空間,將兩層不同的硬件平臺進行一個整合,根據業務客戶的場景進行數據的分離,也是我們高效讀取策略的基礎。第三,提供海量存儲系統的概念,就是按訪問量耗能,我們怎么去做按訪問量耗能,整個也是因為我們創新的軟硬件架構的結合,才可以做到我們對單塊硬盤或者兩塊硬盤進行細顆度管理,能夠實時找到抓取到數據的存放點。通過一些硬件的休眠功能和軟件讀取功能,可以實時快速找到這塊數據,能夠做到訪問這塊數據,并不需要喚醒更多的硬盤,功耗上能夠按訪問量的特點。

兩款硬件平臺,第一,NxCell低功耗存儲采用Marvell方案,該存儲采用12顆Marvell的2核低端芯片,通過架構設計,實現密度與傳統存儲服務器比高1倍,功耗還要比同密度X86更低,下一步存儲主控將升級至A72,提供更快的性能,更好的讀取速度。第二是基于ARM高性能平臺NxStor,目前采用Ampere高性能32核CPU,整機架構與傳統服務器架構一樣,適用于高并發、高性能的存儲場景,與NxCells硬件平臺互補,下一步主控CPU將升級至64核,性能更優,兩個硬件平臺同時包含了需要的高并發、高性能、高密度、低功耗。

海量冷數據管理幫手BlueData

Blue Data產品架構,整體上模擬化了機柜,以NxStor高性能存儲節點及NxCells高密度低功耗存儲節點為基礎硬件平臺,通過Blue Data智能存儲管理系統統一管理,面向運營商、金融、安防、物聯網等行業,存在海量數據需求的用戶,提供高效率、低成本、智能化的海量數據存儲解決方案。

Blue  Data的特點:智能管理、超低功耗、快速調閱和高密度。智能管理方面,由NxStor高性能硬件平臺作為前端數據入口,為前端業務系統提供統一存儲空間,進行數據分離,打散到高密度低功耗硬件平臺,打散的過程中就可滿足客戶業務前端的需求。這個過程當中我們體現的第二個特點,超低功耗。整個存儲管理系統在純ARM平臺上,存儲系統本身硬件的功耗,高密度低功耗傳統服務器降一半,高性能ARM服務器降到20%-30%,硬件平臺上做了一定衰減之后,同樣在硬盤上功耗上通過智能管理平臺,按訪問量耗能,目前整個測試可以發現,在硬盤的功耗以及硬件平臺功耗下降之后,整個方案在整體存儲功耗上能夠下降80%,就是1PB存儲數據量一年可以節省電力費用單存儲可節省小一百萬,空調制冷同時下降情況下1PB存儲的數據量一年時間內可以節省到一百多萬,甚至兩百萬電力的水準。這個其實在整個的數據中心的資源內是非常缺乏的,目前一線城市數據中心越來越少了,我們不停地在二線或者三線城市建立數據中心,對資源的消耗對于整個國內的數據中心的生態來講其實是非常嚴重的,我們這一套方案可以解決數據中心大部分存儲方面的問題。第三個快速調閱,正常情況下,我們有一個統一管理平臺,在管理平臺上可以進行設置,硬盤沒有出現數據讀寫,幾十秒時間內硬盤會進入到休眠狀態,調用這部分數據,打開統一命名空間,已經可以看到空間里面有哪些數據,真實需要調用的時候,需要通過管理系統,通過細模塊化CPU的管理,調用這塊硬盤,結束休眠狀態。這樣的作用就是可以快速細模塊化管理,快速調閱出來。最后一個,高密度,硬件平臺 NxCells ,規格為2U24盤,對比傳統存儲服務器及存儲陣列,正規容量多一倍,硬件平臺為2U12節點,可靈活喚醒硬盤。

目前對于Blue  Data的產品以及對整個存儲行業的發展,我們認為后續需要對整個的存儲做到了一個按訪問量耗能,這樣才可以解決數據可持續發展問題,數據在高速的發展,怎么去解決?可能我們現在也看到三年整個數據量得到翻倍的效果,這個效果下怎么保證可能過了三十年之內數據存儲量,現有資源情況下是否能夠支撐這么大的能源消耗。我們需要解決這些問題,同樣我們需要在整個存儲業界,數據中心的范圍內建立這樣一種標準去提高我們的可持續發展能力。瑞馳作為一個新型的這樣一個存儲廠商,我們的一些產品也同樣會包含在存儲領域內的新的概念,新的創新,這種范圍內更多企業進行一些溝通,能夠更好地快速地提升我們產品在行業內的發展。

(以上內容根據演講實錄整理,如有紕漏,敬請指正。)

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